Isolasjonskvalitetsindikatorer - motstand, absorpsjonskoeffisient, polarisasjonsindeks og andre

Dielektrisk isolasjon er en obligatorisk isolerende del av enhver kabel, som ikke bare skiller de ledende ledningene fra hverandre, isolerer dem fysisk, men beskytter også ledningene mot de skadelige effektene av ulike miljøfaktorer. En kabel kan ha en eller flere slike kapper.

Tilstanden til disse prosjektilene er et av de definerende kriteriene når det gjelder sikkerhet for både personell og utstyrs operasjon. Hvis den dielektriske isolasjonen til ledningene av en eller annen grunn går i stykker, vil det føre til en ulykke, elektrisk støt på mennesker eller til og med brann. Og det er mange mulige årsaker til brudd på isolasjonskvaliteten:

• mekanisk skade under installasjon, reparasjon eller gravearbeid;

• isolasjonsskader fra fuktighet eller temperatur;

• skruppelløs elektrisk tilkobling av ledninger;

• systematisk overskridelse av de tillatte strømparametrene for kabelen;

• endelig den naturlige aldring av isolasjon...

Det er viktig å regelmessig overvåke indikatorene for kvaliteten på isolasjonen.

Uansett, fullstendig utskifting av ledningene er alltid svært materiell kostbart og tar lang tid å handle, for ikke å nevne tapene og tapene bedriften pådrar seg fra strømbrudd og uplanlagt nedetid på utstyret. Når det gjelder sykehus og noen strategisk viktige fasiliteter, er forstyrrelse av det vanlige strømforsyningsregimet generelt uakseptabelt for dem.

Derfor er det mye viktigere å forhindre problemet, forhindre forringelse av isolasjonen, kontrollere kvaliteten i tide, og når det er nødvendig - raskt reparere, erstatte og unngå ulykker og deres konsekvenser. For dette formålet utføres målinger av isolasjonskvalitetsindikatorer - fire parametere, som hver vil bli beskrevet nedenfor.

Selv om det isolerende stoffet faktisk er det dielektrisk, og bør ikke lede elektrisk strøm, som en ideell flat kondensator, men i en liten mengde er det gratis kostnader i den. Og selv en liten forskyvning av dipolene forårsaker også dårlig elektrisk ledningsevne (lekkasjestrøm) av isolasjonen.

I tillegg, på grunn av tilstedeværelsen av fuktighet eller smuss, vises overflatens elektriske ledningsevne også i isolasjonen. Og akkumuleringen av energi i tykkelsen av dielektrikumet fra virkningen av likestrøm er fullstendig isolert som en slags liten kondensator, som ser ut til å bli ladet gjennom en motstand.

I prinsippet kan isolasjonen til en kabel (eller viklingen av en elektrisk maskin) representeres som en krets som består av tre kretser koblet parallelt: kapasitansen C, som representerer den geometriske kapasitansen og forårsaker polariseringen av isolasjonen gjennom hele volumet , kapasitansen til ledningene og hele volumet til et dielektrikum med en seriekoblet absorpsjonsmotstand, som om kondensatoren ble ladet gjennom en motstand. Til slutt er det en lekkasjemotstand i hele volumet av isolasjonen, som forårsaker en lekkasjestrøm gjennom dielektrikumet.

Parametre som karakteriserer kvaliteten på elektrisk isolasjon

For å sikre at elektrisk isolasjon ikke forårsaker brudd på driftsmodusene til elektrisk utstyr og sikkerheten ved driften, er det nødvendig å sikre dens høye kvalitet, bestemt av graden av elektrisk ledningsevne (jo lavere elektrisk ledningsevne, jo høyere er kvaliteten).

Når isolasjonen er slått på under spenning, passerer elektriske strømmer gjennom den på grunn av strukturens inhomogenitet og tilstedeværelsen av ledende inneslutninger, hvis størrelse bestemmes av den aktive og kapasitive motstanden til isolasjonen. Kapasiteten til isolasjonen avhenger av dens geometriske dimensjoner.I løpet av kort tid etter innkopling blir denne kapasiteten ladet opp, ledsaget av passering av en elektrisk strøm.

Grovt sett flyter tre typer strøm gjennom isolasjon: polarisering, absorpsjon og kontinuerlig strøm. Polarisasjonsstrømmene forårsaket av forskyvningen av de tilhørende ladningene i isolasjonen inntil likevektstilstanden er etablert (rask polarisering) er så kortvarige at de vanligvis ikke kan detekteres.

Dette fører til det faktum at passasjen av slike strømmer ikke er forbundet med energitap, derfor, i den ekvivalente kretsen til isolasjonsmotstanden, er grenen som tar hensyn til passasjen av polarisasjonsstrømmer representert av ren kapasitet, uten aktiv motstand.

Synkestrømmen på grunn av forsinkede polarisasjonsprosesser er relatert til energitap i dielektrikumet (for eksempel for å overvinne motstanden til molekylene når dipolene vender mot feltets retning); derfor inkluderer den tilsvarende grenen av ekvivalent motstand også en aktiv motstand.

Til slutt fører tilstedeværelsen av ledende inneslutninger i isolasjonen (i form av gassbobler, fuktighet, etc.) til utseendet av gjennomgående kanaler.

Den elektriske ledningsevnen (motstanden) til isolasjonen er forskjellig når den utsettes for direkte- og vekselspenning, fordi med vekselspenning passerer absorpsjonsstrømmer gjennom isolasjonen under hele spenningseksponeringstiden.

Når den utsettes for konstant spenning, er kvaliteten på isolasjonen preget av to parametere: aktiv motstand og kapasitet, indirekte preget av forholdet R60 / R15.

Når en vekselspenning påføres isolasjonen, er det umulig å skille lekkasjestrømmen i dens komponenter (gjennom ledningsstrøm og absorpsjonsstrøm), derfor bedømmes kvaliteten på isolasjonen av mengden energitap i den (dielektriske tap) .

Den kvantitative egenskapen til tap er dielektrisk tap-tangens, det vil si tangenten til vinkelen komplementær til vinkelen mellom strømmen og spenningen i isolasjonen opp til 90 °.Ved ideell isolasjon kan den representeres som en kondensator der strømvektoren er foran spenningsvektoren med 90 °. Jo mer kraft som forsvinner i isolasjonen, desto høyere er det dielektriske taptangensen og desto dårligere er kvaliteten på isolasjonen.

For å opprettholde nivået på elektrisk isolasjon som oppfyller sikkerhetskravene og driftsmåten til elektriske installasjoner, sørger PUE for regulering av isolasjonsmotstanden til nettverk. Periodiske isolasjonstester er standardisert for forbrukere av elektrisk energi.

Isolasjonsmotstanden mellom hver leder og jord, samt mellom alle ledere i området mellom to tilstøtende sikringer i et distribusjonsnett med spenning inntil 1000 V, skal være minst 0,5 MΩ. For måling og testing av isolasjonsmotstanden i elektriske installasjoner opp til 1000 V oftest megometre brukes.

Isolasjonsmotstand Riso

Måleprinsippet er som følger. Når en konstant spenning påføres kondensatorplatene, vises først en ladestrømpuls, hvis verdi i det første øyeblikket bare avhenger av motstanden til kretsen, og først da er absorpsjonskapasiteten (polarisasjonskapasiteten) ladet, mens strømmen avtar eksponentielt og her kan du eksperimentelt finne tidskonstanten RC. Dermed, ved hjelp av en isolasjonsparametermåler, måles isolasjonsmotstanden Riso.

Målingene utføres ved en temperatur som ikke er lavere enn + 5 ° C, fordi ved en lavere temperatur reflekteres påvirkningen av kjølende og frysende fuktighet og bildet blir langt fra objektivitet.Etter fjerning av testspenningen begynner ladningen på "isolasjonskondensatoren" å avta ettersom dielektrisk absorpsjon av ladning oppstår.

DAR-absorpsjonshastighet

Graden av dagens fuktinnhold i isolasjonen reflekteres numerisk i absorpsjonskoeffisienten, fordi jo mer isolasjonen fuktes, jo mer intens er den dielektriske absorpsjonen av ladningen inne i den. Basert på verdien av absorpsjonskoeffisienten, tas det en beslutning om behovet for å tørke isolasjonen til transformatorer, motorer, etc.

Beregn forholdet mellom isolasjonsmotstandene etter 60 sekunder og 15 sekunder etter at motstandsmålingene begynner – dette er absorpsjonskoeffisienten.

Jo mer fuktighet i isolasjonen, jo større lekkasjestrøm, jo ​​lavere er DAR (dielektrisk absorpsjonskoeffisient = R60 / R15). I våt isolasjon er det flere urenheter (urenhetene er i fuktighet), motstanden på grunn av urenheter avtar, tapene øker, den termiske nedbrytningsspenningen avtar, og den termiske aldring av isolasjonen akselereres. Hvis absorpsjonskoeffisienten er mindre enn 1,3, er det nødvendig å tørke isolasjonen.

Polarisasjonsindeks PI

Den neste viktige indikatoren på kvaliteten på isolasjonen er polarisasjonsindeksen. Det gjenspeiler mobiliteten til ladede partikler inne i et dielektrikum under påvirkning av et elektrisk felt. Jo nyere, mer intakt og bedre isolasjon, jo mindre ladede partikler beveger seg inne i den, som i et dielektrikum. Jo høyere polarisasjonsindeksen er, desto eldre er isolasjonen.

For å finne denne parameteren beregnes forholdet mellom isolasjonsmotstandsverdiene etter 10 minutter og 1 minutt etter starten av testene. Denne koeffisienten (polarisasjonsindeks = R600 / R60) viser praktisk talt restressursen til isolasjonen som et høykvalitets dielektrikum som fortsatt kan utføre sin funksjon. Polarisasjonsindeksen PI må ikke være mindre enn 2.

Dielektrisk utladningskoeffisient DD

Til slutt er det koeffisienten for dielektrisk utladning. Denne parameteren hjelper til med å identifisere et defekt, skadet lag blant lag med flerlagsisolasjon. DD (Dielektrisk utladning) måles som følger.

Først lades isolasjonen for å måle dens kapasitet, etter avslutning av ladeprosessen forblir en lekkasjestrøm gjennom dielektrikumet. Nå er isolasjonen kortsluttet og ett minutt etter kortslutningen måles den resterende dielektriske utladningsstrømmen i nanoampere. Denne strømmen i nanoampere er delt på spenningen som skal måles og isolasjonskapasitansen. DD må være mindre enn 2.